DE10030682B4

DE10030682B4 - Kältekreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE10030682B4
Application number: DE10030682.9A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Izawa; Yoshiaki Takano; Hajime Ito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2015-08-13
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: JP2001063348A; JP3356142B2; US6397613B1; DE10030682A1

Abstract

Kältekreislaufvorrichtung, aufweisend einen Verdichter (10) zum Verdichten und Fördern eines Kältemittels, einen Verflüssiger (14) zum Verflüssigen von gasförmigem Kältemittel, welches durch den Verdichter (10) geliefert wird, eine erste Druckminderungseinrichtung (16) zum Mindern des Drucks von Kältemittel, welches durch den Verflüssiger (14) verflüssigt wird, einen Verdampfer (18) zum Verdampfen von Kältemittel, welches durch die erste Druckminderungseinrichtung (16) bezüglich des Drucks gemindert wird, eine Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum direkten Verbinden der Austragseite des Verdichters (10) mit der Einlassseite des Verdampfers (18), und eine zweite Druckminderungseinrichtung (21a), die in der Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum Mindern des Drucks von gasförmigem Kältemittel vorgesehen ist, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, wobei der Betrieb in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart bewirkt wird durch den Verdampfer (18), der dazu veranlasst wird, als Radiator zu wirken, der durch gasförmiges Kältemittel geheizt wird, indem die Austragseite des Verdichters (10) durch die Heißgas-Umgehungsleitung (20) direkt verbunden ist mit der Einlassseite des Verdampfers (18), wobei die Kältekreislaufvorrichtung aufweist: Eine Stoppsteuereinrichtung (S180, S200) zum Stoppen des Verdichters (10), wenn während des Betriebs der Vorrichtung in dieser Heizbetriebsart eine physikalische Größe, welche einen hohen Druck auf der Austragseite des Verdichters (10) wiedergibt, über einen Sollwert steigt, und eine Betriebsneustartsteuereinrichtung (S210, S210a, S230) zum erneuten Starten des Verdichters (10), wenn, während der Verdichter (10) gestoppt ist, eine physikalische Größe, welche eine Heizkapazität des Verdampfers (18) wiedergibt, unter einen Sollwert fällt, bei welchem angenommen werden kann, daß keine Heizkapazität vorliegt. wobei zumindest eine der folgenden Werte auf Grundlage der physikalischen Größe, die eine Heizlast wiedergibt, korrigiert wird, nämlich der Sollwert, der zur physikalischen Größe gehört, welche den hohen Druck wiedergibt, und der Sollwert, der zu der physikalischen Größe gehört, welche die Heizkapazität wiedergibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältekreislaufvorrichtung und insbesondere eine Kältekreislaufvorrichtung mit Heißgas-Umgehungsfunktion.
In Fahrzeug-Klimaanlagen wird während des Heizens im Winter warmes Wasser (Motorkühlwasser) durch einen Wärmetauscher zu Kühlzwecken umgewälzt. Klimatisierungsluft wird durch diesen Wärmetauscher unter Verwendung des warmen Wassers als Heizquelle erhitzt. Wenn in diesem Fall die Temperatur des warmen Wassers niedrig ist, ist auch die Temperatur von Luft, welche in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs geblasen wird, niedrig, und die notwendige Heizwirkung wird nicht erzielt.
Im Versuch dieses Problem zu überwinden, schlägt die japanische unveröffentlichte Patentveröffentlichung JP H 5-223357 A eine Kältekreislaufvorrichtung vor, die in der Lage ist, eine Heizfunktion unter Verwendung einer Heißgasumgehung zu verwirklichen. Wenn bei dieser Vorrichtung die Warmwassertemperatur niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wie etwa während eines Motorstartvorgangs, wird eine zusätzliche Heizfunktion bereitgestellt, indem gasförmiges Kältemittel, bereitgestellt durch einen Verdichter bzw. Kompressor (heißes Gas) in einen Verdampfer eingespeist wird. Dieser Ansatz sieht eine Umgehung des Verflüssigers vor und Wärme von dem gasförmigen Kältemittel wird durch den Verdampfer auf die Klimatisierungsluft übertragen. Das heißt, ein und derselbe Wärmetauscher, der in einem Klimatisierungsgehäuse angebracht ist, nämlich der Verdampfer, wird alternativ verwendet, um in einer Kühlbetriebsart zu kühlen, und um als Radiator während einer Heizbetriebsart zu heizen.
Während einer Heizbetriebsart wird bei der vorstehend erläuterten Vorrichtung ein hoher Druck auf der Austragseite des Verdichters erfaßt. Wenn dieser Druck unter einen Sollwert fällt, wird der Verdichter betätigt. Wenn dieser Druck über den Sollwert steigt, wird jedoch der Verdichterbetrieb unterbrochen, um eine anormale Erhöhung des hohen Drucks zu verhindern.
Während diese Vorrichtung Vorteile besitzt, stellt sie kein spezielles Verfahren bereit, um den Sollwert des hohen Drucks festzulegen bzw. zu bestimmen, bei welchem der Verdichterbetrieb unterbrochen wird. Experimentelle Untersuchungen, ausgeführt durch die vorliegenden Erfinder, haben jedoch ein Betriebsproblem bezüglich des Verdichters aufgezeigt, der während einer extrem kurzen Zeitperiode häufig gestoppt bzw. abgeschaltet und neu gestartet wird. Insbesondere dann, wenn die Heißgas-Umgehungsbetriebsart vorliegt, ist die Kapazität des Hochdruckleitungsteils des Kreislaufs viel geringer als in der Kühlbetriebsart. Dies ist deshalb der Fall, weil Hochdruckkältemittel von der Verdichteraustragseite direkt in den Verdampfer unter Umgehung des Verdichters geleitet wird. Die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart wird während kalter Temperaturen verwendet, wenn die Außenlufttemperatur etwa –10°C beträgt. Von dem Hochdruckkältemittel auf die Niedertemperaturaußenluft findet deshalb eine merkliche Wärmeübertragung statt. Wenn folglich der Betrieb des Verdichters gestoppt wird, fällt der hohe Druck in extrem kurzer Zeit auf einen Wert nahe dem niederen Druck. Infolge hiervon ist die Zeitperiode, während welcher der Verdichterbetrieb stoppt, sehr kurz. Infolge hiervon ist die Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung, welche den Verdichter steuert, verkürzt, und das häufige Stoppen und erneute Starten des Verdichters (Stoß) verringert den Fahrkomfort.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die Heizkapazität, die durch das Heißgas-Umgehungssystem erhalten wird, zu steuern, ohne Anlaß für häufiges Stoppen und erneutes Starten eines Verdichters zu geben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Heizkapazität, die durch das Heißgas-Umgehungssystem erhalten wird, ohne Stoppen und erneutes Starten eines Verdichters bereitzustellen, wodurch ein Hin- und Herschalten von Kältekreislaufleitungen verursacht wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 12.
Mit anderen Worten werden die vorstehend genannten Aufgaben erfindungsgemäß gelöst durch Bereitstellen einer Kältekreislaufvorrichtung, die in der Lage ist, in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart betätigt zu werden, wobei die Austragseite eines Verdichters direkt durch eine Heißgas-Umgehungsleitung mit der Einlaßseite eines Verdampfers verbunden ist. Der Verdampfer wirkt als Radiator, der durch gasförmiges Kältemittel geheizt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Stoppsteuereinrichtung, welche den Verdichter stoppt, wenn während einer Heizbetriebsart der hohe Druck auf der Austragseite des Verdichters über einen Sollwert steigt. Eine Betriebswiederstartsteuereinrichtung ist vorgesehen, um den Verdichter erneut zu starten, wenn, während der Verdichter gestoppt ist, die Heizkapazität unter einen Sollwert fällt, der anzeigt, daß keine Heizkapazität vorliegt.
Wenn der Verdichter vorübergehend gestoppt ist, wird er in der ausgeschalteten Bedingung gehalten, bis die Heizkapazität unter einen Sollwert fällt, welcher anzeigt, daß keine Heizkapazität vorliegt. Der Verdichter wird folglich nicht innerhalb einer kurzen Zeit erneut gestartet, so daß es möglich ist, die angesprochenen Probleme zu verhindern, wie eine verkürzte Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung durch häufiges Stoppen und erneutes Starten.
Nachdem der Verdichter gestoppt wurde, liegt eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Verdampferoberfläche und der über sie hinwegstreichenden Luft vor. Diese Differenz beruht auf der Heizkapazität des Verdampfers und bleibt bestehen, bis die Heizkapazität unter einen Sollwert fällt, der anzeigt, daß keine Heizkapazität vorliegt bzw. bereitsteht. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Verdichter erneut gestartet werden, während diese Temperaturdifferenz bestehen bleibt. Die Heizkapazität fällt aufgrund des gestoppten Verdichters für eine lange Zeitperiode nicht zu weit. Bei der Ein-/Ausschaltsteuerung des Verdichters wird die Heizkapazität genau gesteuert, während Probleme, die vorstehend angesprochen sind, wie etwa eine kurze Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung verhindert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung einen Kältemittelkreislauf mit einer Heißgas-Umgehungsleitung, welche die Austragseite eines Verdichters direkt mit der Einlaßseite eines Verdampfers verbindet. Die Vorrichtung weist eine Ventileinrichtung zum Umschalten der Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und der Heißgas-Umgehungsleitung auf. Die Vorrichtung weist außerdem eine Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und einem Verflüssiger auf und ist in der Lage, in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart zu arbeiten.
Die Austragseite des Verdichters ist durch eine Ventileinrichtung und die Heißgas-Umgehungsleitung ist direkt mit der Einlaßseite des Verdampfers verbunden. Der Verdampfer als solches dient dazu, als Radiator zu wirken, der durch das gasförmige Kältemittel geheizt wird. Die Vorrichtung umfaßt allgemein eine erste Steuereinrichtung zum Steuern der Ventileinrichtung, damit Kältemittel zu dem bzw. in den Verflüssiger strömt, wenn in der Heizbetriebsart ein hoher Druck auf der Austragseite des Verdichters über einen Sollwert steigt. Eine zweite Steuereinrichtung zum Rückstellen der Ventileinrichtung in einen Heizbetriebsart-Betätigungszustand ist vorgesehen, wenn die Heizkapazität des Verdampfers unter einen Sollwert fällt, der anzeigt, daß keine Heizkapazität vorliegt.
Hierdurch kann die Heizkapazität, gewonnen während der Heißgasumgehung durch die Kältemittelströmungssteuerung unter Verwendung der Ventileinrichtung exakt gesteuert werden. Die Heizkapazitätssteuerung kann deshalb durch Umschalten der Kältemittelleitungen ohne Stoppen und erneutes Starten des Verdichters ausgeführt werden, und Schwankungen des Verdichterdrehmoments können verhindert werden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung steuert die erste Steuereinrichtung die Ventileinrichtung derart, daß die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und der Heißgas-Umgehungsleitung, und die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und dem Verflüssiger beide offenstehen. Hierdurch ist es möglich, eine Heizkapazitätssteuerung mit Kältemittel auszuführen, welches zu der HeißgasUmgehungsleitungsseite und zu der Seite des Verdichters parallel strömt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert die erste Steuereinrichtung die Ventileinrichtung zum Schließen der Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und der Heißgas-Umgehungsleitung, und zum Öffnen der Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters und dem Verflüssiger. Infolge hiervon wird eine Heizkapazitätssteuerung mit dem bzw. im selben Zustand ausgeführt, wie während der Kühlbetriebsart der Vorrichtung. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zumindest der eine oder andere des Sollwerts, der den hohen Druck wiedergibt, und der Sollwert, der die Heizkapazität wiedergibt, korrigiert auf Grundlage einer Heizlast. Infolge hiervon kann deshalb, weil die Verdichterbetätigungszeit in Übereinstimmung mit der Heizlast gesteuert wird, die Ein-/Ausschaltsteuerung des Verdichters in feiner Weise gesteuert werden und in geeigneter Weise entsprechend der Heizlast.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei einer Größe, welche die Heizlast wiedergibt, um die Außenlufttemperatur oder die Temperatur des geheizten Raums. Wie gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, ist eine Einrichtung mit einem Warmwasser-Wärmetauscher zu Heizzwecken vorgesehen. Diese Einrichtung bildet die Hauptheizeinrichtung und ist auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers angeordnet. Eine Größe, welche die Heizlast wiedergibt, ist die Temperatur des warmen Wassers, welches durch den Wärmetauscher strömt, oder die Auslaßtemperatur von Luft, welche in einen Raum durch einen Auslaß stromabwärts vom Wärmetauscher geblasen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine die Heizkapazität wiedergebende Größe der Kältemitteldruck in dem Kreislauf während des Verdichter-Stoppzustands. Entweder der hohe Druck oder der niedrige Druck kann als Kältemitteldruck in dem Kreislauf verwendet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Größe, welche die Heizkapazität wiedergibt, der Kältemitteldruck in dem Kreislauf während eines Verdichter-Stoppzustands. Wenn als Folge des Stoppzustands des Verdichters der Kältemitteldruck in den Bereich des Sättigungsdrucks in bezug auf die Außenlufttemperatur fällt, wird der Verdichter erneut gestartet.
Wenn der Verdichter gestoppt ist, fällt der hohe Druck rascher und die Geschwindigkeit bzw. Rate der Wärmeübertragung von dem Hochdruckkältemittel auf die Außenlufttemperatur nimmt zu, wenn die Außenlufttemperatur fällt. Da der Sättigungsdruck der Außenlufttemperatur außerdem mit der Außenlufttemperatur fällt, wird gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung der Kältemitteldruck, bei welchem der Verdichter erneut gestartet wird, niedrig, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist. Da der Kältemitteldruck, bei welchem der Verdichter erneut startet, infolge hiervon niedrig wird, und der hohe Druck rascher fällt, heben sich diese Bedingungen gegenseitig auf. Die Zeit, für welche der Verdichter gestoppt ist, wird deshalb daran gehindert, kurz zu werden, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist. Die Zeit, für welche der Verdichter gestoppt ist, wird deshalb im wesentlichen konstant gehalten, und zwar unabhängig von Änderungen bezüglich der Außenlufttemperatur.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Größe, welche die Heizkapazität wiedergibt, die Temperatur des Verdampfers. Wie gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgeführt, ist die Größe, welche die Heizkapazität wiedergibt, die Temperatur des Verdampfers. Der Verdampfer wird außerdem erneut gestartet, wenn die Temperatur des Verdampfers auf eine Temperatur von etwa der Außenlufttemperatur aufgrund des Stopps des Betriebs des Verdichters gefallen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Kältekreislaufvorrichtung, die in der Lage ist, in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart betrieben zu werden, wobei die Austragseite eines Verdichters direkt durch eine Heißgas-Umgehungsleitung mit der Einlaßseite eines Verdampfers verbunden ist. Der Verdampfer wirkt als Radiator, der durch gasförmiges Kältemittel geheizt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Stoppsteuereinrichtung, welche den Verdampfer stoppt, wenn während einer Heizbetriebsart der hohe Druck auf der Austragseite des Verdichters über einen Sollwert steigt. Eine Betriebs- bzw. Betätigungsneustarteinrichtung zum erneuten Starten des Verdampfers ist vorgesehen, wenn die Zeit, für welche der Verdichter gestoppt ist, einen Sollwert erreicht. Infolge hiervon wird der Verdichter erneut gestartet, nachdem er zwangsweise für eine Sollzeit gestoppt worden ist, basierend auf der Betriebswiederstartsteuereinrichtung. Die Zeit, für welche der Verdichter gestoppt ist, kann deshalb problemlos ungeachtet von Änderungen der Nutzungsbedingungen konstant gehalten werden.
Anwendungsbereiche für die vorliegende Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden detaillierten, nicht beschränkenden, sondern lediglich beispielhaften Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der anliegenden Zeichnung; in dieser zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs,
2 ein Blockdiagramm der elektrischen Steuerung für die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
3 ein Flußdiagramm einer Heizbetriebsart für die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
4 eine graphische Darstellung eines Kältemittelsättigungsdiagramms für die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Heizkapazität und der Außenlufttemperatur für die erfindungsgemäße Kältekreislaufvorrichtung,
6 eine graphische Darstellung der Verdichtersteuerung für die erfindungsgemäße Kältekreislaufvorrichtung,
7 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
8 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
9 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
10 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
11 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
12 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
13 eine graphische Darstellung von Einschalt-Sollwerten und Ausschalt-Sollwerten für eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichung,
14 ein Flußdiagramm der Heizbetriebsartsteuerung für eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
15 ein Flußdiagramm der Heizbetriebsartsteuerung für eine zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
16 eine graphische Darstellung der Heizbetriebsart für die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
17 eine graphische Darstellung der Heizbetriebsartsteuerung für eine elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
18 ein Betriebskennliniendiagramm für die elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung,
19 ein Mollier-Diagramm des Betriebs der Heizbetriebsart für die elfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung, und
20 ein Flußdiagramm der Heizbetriebsartsteuerung für eine zwölfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kältekreislaufvorrichtung.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Kältekreislaufvorrichtung einer Klimaanlage zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Ein Verdichter bzw. Kompressor 10 wird bei dieser durch einen wassergekühlten Fahrzeugmotor 12 über eine elektromagnetische Kupplung 11 angetrieben. Bei dem Verdichter 10 handelt es sich beispielsweise um einen Taumelplatten-Verdichter mit fester Kapazität.
Die Austragseite des Verdichters 10 ist über ein elektromagnetisches Ventil 13 zu Kühlzwecken (erste Ventileinrichtung) mit einem Verflüssiger 14 verbunden. Die Auslaßseite des Verflüssigers 14 ist mit einem Flüssigkeitssammelbehälter 15 zum Trennen der Gas- und Flüssigphasen des Kältemittels und zum Sammeln von flüssigem Kältemittel verbunden. Kühlluft (Außenluft) wird durch den Verflüssiger 14 mittels eines elektrischen Kühllüfters 14a geblasen.
Die Auslaßseite des Flüssigkeitssammelbehälters 15 ist mit einem temperaturgesteuerten Expansionsventil 16 (erste Druckverminderungseinrichtung) verbunden. Die Auslaßseite des temperaturgesteuerten Expansionsventils 16 ist über ein Absperrventil 17 mit einem Verdampfer 18 verbunden. Die Auslaßseite des Verdampfers 18 ist über einen Akkumulator 19 mit der Ansaugseite des Verdichters 10 verbunden. Das temperaturgesteuerte Expansionsventil 16 steuert seine Ventilöffnung (Kältemitteldurchsatz) derart ein, daß der Grad an Überhitzung des Kältemittels auf der Auslaßseite des Verdampfers 18 auf einem vorbestimmten Wert während des üblichen bzw. gewöhnlichen Kältekreislaufbetriebs (in der Kühlbetriebsart) bleibt. Der Akkumulator 19 trennt die Gas- und Flüssigphasen eines Kältemittels und sammelt das flüssige Kältemittel. Der Akkumulator 19 ermöglicht, daß das gasförmige Kältemittel und eine kleine Menge von flüssigem Kältemittel (in welchem Öl gelöst ist) in der Nähe des Bodens in die Ansaugseite des Verdichters eingetragen werden.
Eine Heißgas-Umgehungsleitung 20 ist zwischen der Austragseite des Verdichters 10 und der Einlaßseite des Verdampfers 18 unter Umgehung des Verflüssigers 14 vorgesehen. Ein elektromagnetisches Ventil 21 zu Heizzwecken (zweite Ventileinrichtung) und eine Drossel- bzw. Drosselklappe 21a (zweite Druckminderungseinrichtung) sind in Reihe in der Heißgas-Umgehungsleitung 20 vorgesehen bzw. angeordnet. Bei der Drossel 21a kann es sich um eine stationäre Drossel, wie etwa eine Öffnung oder eine Kapillarröhre handeln.
Der Verdampfer 18 ist in einem Klimatisierungsgehäuse 22 einer Klimaanlage angebracht und tauscht Wärme mit Luft (Luft von der Innenseite der Fahrgastzelle des Fahrzeugs oder Außenluft), welche durch ihn geblasen werden, durch ein elektrisches Klimatisierungsgebläse 23. In einer Kühlbetriebsart kühlt Kältemittel in dem Verdampfer 18 diese Luft durch Absorbieren von Wärme aus dieser und durch Verdampfen. In der Heizbetriebsart empfängt der Verdampfer 18 Hochtemperatur-Kältemittelgas (heißes Gas) aus der Heißgas-Umgehungsleitung 20 und überträgt Wärme daraus an Luft, wodurch er die Rolle eines Radiators bzw. Heizgeräts spielt.
In dem Klimatisierungsgehäuse 22 ist ein Warmwasserwärmetauscher 24 auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 18 angeordnet. Der Warmwasserwärmetauscher 24 heizt Luft, die durch ihn geblasen wird, mit warmem Wasser (Motorkühlwasser) von dem Fahrzeugmotor 12. Diese Luft wird daraufhin als Klimatisierungsluft in die Fahrgastzelle durch (nicht gezeigte). Auslässe geblasen, die auf der stromabwärtigen Seite des Wärmetauschers 24 vorgesehen sind. Ein Warmwasserventil 25, welches die Warmwasserströmung zu dem Wärmetauscher 24 steuert, ist in einer Warmwasserleitung bzw. einem Warmwasserkreislauf vorgesehen, der als Wärmetauscher 24 dient. In der Heizbetriebsart bildet der Verdampfer eine Zusatzheizeinrichtung und der Warmwasserwärmetauscher 24 bildet eine Hauptheizeinrichtung.
Eine elektronische Klimatisierungssteuereinheit 26 (nachfolgend als ECU bezeichnet) umfaßt einen Mikrocomputer und periphere Schaltkreise. Die ECU 26 führt Berechnungsvorgänge bezüglich Eingangssignalen in Übereinstimmung mit Programmen durch, um den Betrieb der elektromagnetischen Kupplung 11, der elektromagnetischen Ventile 13, 21 und der übrigen elektrischen Einrichtung (14a, 23, 25 usw.) zu steuern.
2 zeigt ein Blockdiagramm der elektrischen Steuerung, einschließlich der ECU 26. Ermittlungssignale stammen von einem Satz von Sensoren, einschließlich einem Innenlufttemperatursensor 30, welcher die Lufttemperatur innerhalb der Fahrgastzelle ermittelt, einem Außenlufttemperatursensor 31, welcher die Außenlufttemperatur ermittelt, einem Sonneneinstrahlungssensor 32, der die Menge an Sonnenstrahlung ermittelt, die in die Fahrgastzelle strahlt, einem Temperatursensor 33 für den Verdampfer 18, einem Warmwassertemperatursensor 34 für den Fahrzeugmotor 12, und einem Kältemitteldrucksensor 35. Ausgangssignale von jedem dieser Sensoren werden in die ECU 26 eingegeben.
Der Temperatursensor 33 des Verdampfers 18 ist in einer Position unmittelbar hinter dem Ausgang des Verdampfers 18 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Der Temperatursensor 33 ermittelt eine Austrittslufttemperatur von dem Verdampfer 18. Der Kältemitteldrucksensor 35 ist auf der Austragseite des Verdichters 10 angeordnet, wie in 1 gezeigt. Der Kältemitteldrucksensor 35 ermittelt den hohen Druck Pd auf der Austrittseite des Verdampfers 10.
Steuersignale von einem Satz von Steuerschaltern 41 bis 45 in einer Klimatisierungssteuertafel 40, angebracht im Bereich des Instrumentenbretts in der Fahrgastzelle, werden ebenfalls in die ECU 26 eingegeben. Diese Steuerschalter umfassen einen Heißgasschalter (Zusatzheizschalter) 41, der ein Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart-Betätigungssignal ausgibt, einen Betriebsartschalter 42 zum Umschalten zwischen Klimatisierungsauslaßbetriebsarten (GESICHT, ZWEI-NIVEAU, FUSS, ENTFROSTER), einen Temperatureinstellschalter 43, der ein Signal zum Einstellen der Fahrgastzellentemperatur ausgibt, einen Klimatisierungsschalter 44, der ein Kühlbetriebsartbetätigungssignal ausgibt, und einen Luftströmungsschalter 45, welcher die Leistung des Gebläses 23 steuert.
Die Arbeitsweise der vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsform wird nunmehr erläutert. Zunächst wird die Arbeitsweise des Kältekreislaufs erläutert. Wenn der Klimatisierungsschalter 44 eingeschaltet ist und ein Kühlbetriebsart-Betätigungssignal ausgibt, öffnet die ECU 26 das elektromagnetische Ventil 13, schließt das elektromagnetische Ventil 21 und rückt die elektromagnetische Kupplung 11 derart ein, daß der Verdichter 10 durch den Fahrzeugmotor 12 angetrieben wird.
Infolge hiervon strömt gasförmiges Kältemittel, gefördert durch den Verdichter 10, durch das elektromagnetische Ventil 13 und in den Verflüssiger 14 hinein. Das Kältemittel wird gekühlt und verflüssigt. Das verflüssigte flüssige Kältemittel unterliegt daraufhin einer Gas/Flüssigphasentrennung in dem Flüssigkeitssammelgefäß 15. Daraufhin wird das flüssige Kältemittel bezüglich des Drucks gemindert und daraufhin auf einen Niedertemperatur-Niederdruck-Gas/Flüssigkeits-Zweiphasenzustand durch das temperaturgesteuerte Expansionsventil 16 gebracht.
Das Niederdruckkältemittel strömt daraufhin durch das Absperrventil 17 in den Verdampfer 18 und zieht Wärme aus der Klimatisierungsluft ab, die durch das Gebläse 23 gefördert wird, und verdampft daraufhin. Klimatisierungsluft, gekühlt durch den Verdampfer 18, wird daraufhin in die Fahrgastzelle geblasen und kühlt diese. Gasförmiges Kältemittel, verdampft in dem Verdampfer 18, wird in den Verdichter 10 durch den Akkumulator 19 eingetragen und verdichtet bzw. komprimiert.
Im Winter wird der Heizgasschalter 24 andererseits eingeschaltet und gibt ein Heizbetriebsart-Betätigungssignal aus. Die ECU 26 schließt das elektromagnetische Ventil 13 und öffnet das elektromagnetische Ventil 21 derart, daß die Heißgas-Umgehungsleitung 20 geöffnet ist. Infolge hiervon ist die Heizbetriebsart gewählt bzw. eingestellt. Wenn die elektromagnetische Kupplung 11 einrückt und der Verdichter 10 durch den Fahrzeugmotor 12 angetrieben wird, durchsetzt infolge hiervon gasförmiges Kältemittel hoher Temperatur (überhitztes gasförmiges Kältemittel), gefördert von bzw. aus dem Verdichter 10, das elektromagnetische Ventil 21, welches sich in einem offenen Zustand befindet. Der Gasdruck wird durch die Drossel 21a gemindert und das Gas strömt daraufhin in den Verdampfer 18. Während dieses Zeitpunkts bzw. zu dieser Zeit verhindert das Absperrventil 17, daß gasförmiges Kältemittel aus der Heißgas-Umgehungsleitung 20 zum temperaturgesteuerten Expansionsventil 16 strömt.
Überhitztes gasförmiges Kältemittel, welches bezüglich des Drucks durch die Drossel 21a gemindert ist, überträgt Wärme auf Luft in dem Verdampfer 18. Die aus dem gasförmigen Kältemittel freigesetzte Wärmemenge im Verdampfer 18 ist äquivalent zu dem Ausmaß an Verdichtungsarbeit, die durch den Verdichter 10 durchgeführt wird. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Warmwassertemperatur des Fahrzeugmotors 12 hoch genug ist, kann die Luft in dem Wärmetauscher 24 zusätzlich geheizt werden, bevor sie als warme Klimatisierungsluft bzw. als warmes Klimatisierungsangebot in die Fahrgastzelle geblasen wird. Dieser Heizvorgang wird durchgeführt durch Zuführen von warmem Wasser durch das Warmwasserventil 25 zu dem Warmwasserwärmetauscher 24.
Gasförmiges Kältemittel, welches Wärme an den Verdampfer 18 abgibt, wird in den Verdichter 10 über den Akkumulator 19 gesaugt und verdichtet bzw. komprimiert. Während des Heizens im Winter wird zur Verhinderung, daß Fahrzeugfenster beschlagen, Außenluft normalerweise angesaugt und in das Klimatisierungsgehäuse 22 geblasen.
Als nächstes wird die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart-Kapazitätssteuerung während niedriger Außenlufttemperatur im Winter näher erläutert. Wie in 3 gezeigt, startet die Steuerroutine, wenn ein (nicht gezeigter) Zündschalter des Fahrzeugmotors 12 eingeschaltet wurde, und der Heißgasschalter 41 auf dem Klimatisierungssteuerbrett 40 eingeschaltet wurde. Im Schritt S100 wird eine Initialisierung der Flagge I = 0 ausgeführt. Daraufhin werden im Schritt S110 Signale von den Sensoren 30 bis 35 und den Steuerschaltern 41 bis 45 des Klimatisierungssteuerbretts 40 eingelesen.
Daraufhin wird im Schritt der Ausschalt-Sollwert P1 des hohen Drucks Pd ermittelt. Der Ausschalt-Sollwert P1 ist ein Sollwert, bei welchem die elektromagnetische Kupplung 11 eingerückt werden soll und der Verdichter 10 dadurch gestoppt wird. Bei diesem Beispiel ist P1 als voreingestellter bzw. vorgewählter feststehender Wert von beispielsweise 20 kg/cm²G gewählt.
Daraufhin wird im Schritt S130 ein Einschalt-Sollwert P2 des hohen Drucks Pd gewählt bzw. eingestellt. Der Einschalt-Sollwert P2 ist ein Sollwert, bei welchem die elektromagnetische Kupplung 11 eingerückt wird und der Verdichter 10 dadurch erneut gestartet wird, nachdem er gestoppt worden war. Bei diesem Beispiel wird der Sollwert ermittelt auf Grundlage des Sättigungsdiagramms des Kältemittels R134a, wie in 4 gezeigt. Das heißt, der Einschalt-Sollwert P2 wird auf einen Druck geringfügig (etwa 1 kg/cm²G) höher eingestellt als der Sättigungswert P0 des Kältemittels R134a auf der Außenlufttemperatur. Der Einschalt-Sollwert P2 ist demnach ein Wert, der mit der Außenlufttemperatur fällt.
Der ermittelte Einschalt-Sollwert P2 ist ein Wert, der in der Klimatisierungs-ECU 26 gespeichert ist. Dieser gespeicherte Wert von P2 kann auch verwendet werden, um einen Kältemittelunterschuß zu ermitteln, wenn der ermittelte Druck kleiner als P2 ist. Der hohe Druck P2, der die Heizkapazität wiedergibt, und der Kältemittelunterschuß-Ermittlungswert sind identisch. Das heißt, derselbe Bereich des Speichers in der ECU 26 kann für beide Zwecke herangezogen werden, wodurch es möglich ist, Speicherbedarf bzw. -platz zu sparen und den Schaltungsaufbau zu vereinfachen.
Daraufhin wird im Schritt S140 ermittelt, ob die Außenlufttemperatur unterhalb eines Sollwerts (beispielsweise 10°C) liegt. Falls dies der Fall ist, wird im Schritt S150 ermittelt, ob die Motorwassertemperatur unterhalb eines Sollwerts (beispielsweise 80°C) liegt.
Wenn die Außenlufttemperatur und die Motorwassertemperatur beide unterhalb der jeweiligen Solltemperaturen liegen, ist der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart-Betrieb erforderlich. Im Schritt S160 wird deshalb das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke geschlossen und das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke wird geöffnet und die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart wird dadurch gewählt bzw. eingestellt.
Daraufhin wird im Schritt S170 ermittelt, ob die Flagge I = 0. Wenn dies zum ersten Mal der Fall ist, ist die Ermittlung vorgenommen worden, weil der Heißgasschalter 41 eingeschaltet wurde, und der Prozeßablauf schreitet zum Schritt S180 weiter, weil Flagge I = 0. Dadurch wird im Schritt S180 ermittelt, ob der hohe Druck Pd des Verdichters 10 unterhalb des Ausschalt-Sollwerts P1 (beispielsweise 20 kg/cm²G) liegt. Wenn der hohe Druck Pd niedriger als der Ausschalt-Sollwert P1 ist, schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S190 weiter, und die elektromagnetische Kupplung wird eingerückt (eingeschaltet), und der Verdichter 10 wird dadurch betätigt.
Wenn der Verdichter 10 seinen Betrieb fortsetzt, steigt der hohe Druck Pd über den Ausschalt-Sollwert P1. Der Prozeßablauf schreitet daraufhin vom Schritt S180 zum Schritt S200 weiter und die elektromagnetische Kupplung 11 wird ausgerückt (ausgeschaltet), wodurch der Verdichter 10 gestoppt und die Flagge I auf Flagge I = 0 aktualisiert wird.
Wenn infolge hiervon als nächstes der Schritt S170 erreicht wird, lautet die Antwort NEIN. Infolge hiervon schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S210 weiter und ermittelt, ob der hohe Druck Pd des Verdichters 10 unterhalb des Einschalt-Sollwerts P2 liegt (beispielsweise bei einer Außentemperatur von –10°C: 2 kg/cm²G). Wenn der hohe Druck Pd höher als der Einschalt-Sollwert P2 ist, schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S220 weiter, und die elektromagnetische Kupplung 11 wird ausgerückt (ausgeschaltet) gehalten, wodurch der Verdichter 10 ausgeschaltet gehalten wird.
Während der Verdichter 10 gestoppt bleibt, fällt der hohe Druck Pd unter den Einschalt-Sollwert P2. Der Prozeßablauf schreitet daraufhin vom Schritt S210 zum Schritt S230 weiter und die elektromagnetische Kupplung 11 wird eingerückt (EIN-geschaltet), wodurch der Verdichter 10 erneut gestartet wird. Die Flagge I wird auf Flagge I = 0 aktualisiert.
In den Schritten S190, S200, S220 und S230 wird demnach der Betrieb des Verdichters 10 durch Ein/Ausschalten gesteuert und die Heißgas-Umgehungsheizkapazität wird dadurch gesteuert. Wenn die Außenlufttemperatur höher als der jeweilige vorstehend genannte Sollwert (beispielsweise 10°C) ist, und wenn die Motorwassertemperatur höher als der jeweilige vorstehend genannte Sollwert (beispielsweise 80°C) ist, ist ein Heißgas-Umgehungsheizvorgang nicht erforderlich. Der Prozeß schreitet deshalb vom Schritt S140 oder vom Schritt S150 zum Schritt S240 weiter, wodurch beide elektromagnetische Ventile, das Ventil 13 zum Schließen und das Ventil 21 zum Heizen, geschlossen werden. Dies erfolgt, bevor der Prozeß zum Schritt S220 weiterschreitet und die elektromagnetische Kupplung 11 zum Stoppen des Verdichters 10 ausgerückt (ausgeschaltet) wird. Der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart-Betrieb wird deshalb automatisch gestoppt und eine Verschwendung von Energie zum Antreiben des Verdichters 10 wird verhindert.
Als nächstes wird die technische Bedeutung der Ein/Ausschaltsteuerung des Verdichters 10 (d. h., die Heißgas-Umgehungsheizkapazitätssteuerung), die vorstehend erläutert ist, näher erläutert. 5 zeigt eine Kurvendarstellung von experimentellen Ergebnissen, welche durch die vorliegenden Erfinder erhalten wurden. 5 zeigt außerdem die Beziehung zwischen der Verdichterdrehzahl und der Heizkapazität Q, der Verdichterantriebsenergie L und des hohen Drucks (Entladedruck) Pd, wobei die Außenlufttemperatur einen Parameter bildet.
Wie aus 5 hervorgeht, steigt in der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart, wenn die Außenlufttemperatur steigt und die Heizlast abnimmt, die Verdichterdrehzahl, und der Verdichteraustragdurchsatz nimmt zu. Wenn die Außenlufttemperatur steigt und die Heizlast abnimmt, steigt außerdem der hohe Druck Pd und die Heizkapazität Q wird größer. Da die Heizkapazität Q und die Verdichterantriebsenergie L proportional sind, hat die Verdichterantriebsenergie L dieselbe Beziehung zur Verdichterdrehzahl und der Außenlufttemperatur und zur Heizkapazität Q.
Das Ansteigen des hohen Drucks Pd und der Heizkapazität Q als dem Ansteigen der Motorkühlwassertemperatur nach, welches Wasser durch den Heizwärmetauscher 24 zu Heizzwecken strömt. Dies führt dazu, daß die Motorlast aufgrund steigender Verdichterantriebsenergie L steigt, was erwünscht ist. Die Motorantriebsenergie L kann weiter steigen, als dann, wenn eine Kühlbetriebsart vorliegt, mit der ungünstigen Wirkung bezüglich der Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung 11. Der hohe Druck Pd kann denjenigen Druck übersteigen, welchem der Kältekreislauf zu widerstehen vermag.
Um dies zu vermeiden, wird bei der ersten bevorzugten Ausführungsform dann, wenn der hohe Druck Pd den Ausschalt-Sollwert P1 (beispielsweise 20 kg/cm²G) erreicht, der Verdichter 10 gestoppt. Infolge hiervon wird der hohe Druck Pd daran gehindert, über den Ausschalt-Sollwert P1 zu steigen. Da das Niedrigmachen des Ausschalt-Sollwerts P1 dazu führt, daß die Heizkapazität Q niedrig wird, wird, um die erforderliche Heizkapazität zu erreichen, der Ausschalt-Sollwert P1 bevorzugt auf zumindest 40 kg/cm²G eingestellt.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Ermitteln des Einschalt-Sollwerts P2, bei welchem der Verdichter 10 erneut gestartet wird, erläutert. 6 zeigt Änderungen des hohen Drucks Pd und des niedrigen Drucks Ps, welche die Ein/Ausschaltsteuerung des Verdichters 10 begleiten. 6 zeigt insbesondere Ergebnisse, die erhalten werden, wenn der Verdichter 10 ein/ausschaltgesteuert wurde bei einem Ausschalt-Sollwert P1 von 16 kg/cm²G und einem Einschalt-Sollwert P2 von 2 kg/cm²G, wie im unteren Teil von 6 gezeigt, sowie dann, wenn die Außenlufttemperatur –10°C beträgt. In 6 ist außerdem zu Bezugszwecken die Motordrehzahl dargestellt.
Wenn der hohe Druck Pd über den Ausschalt-Sollwert P1 steigt und der Verdichter 10 gestoppt wird, fällt der hohe Druck Pd in extrem kurzer Zeit auf einen Wert im Bereich des niedrigen Drucks Ps, wie in 6 gezeigt. Dies ist deshalb der Fall, weil die Kapazität des Hochdruckschaltungsteils des Kreislaufs viel kleiner ist in der Heißgas-Umgehungsbetriebsart als in der Kühlbetriebsart. Unter der Niedrigtemperaturbedingung bei einer Außentemperatur = –10°C ist außerdem die Geschwindigkeit bzw. Rate der Wärmeübertragung von dem Hochdruckkältemittel auf die Außenlufttemperatur hoch.
In der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart fällt der hohe Druck Pd rasch, wenn der Verdichter 10 gestoppt ist. Der gestoppte Zustand des Verdichters 10 wird aufrechterhalten, bis der hohe Druck Pd auf ein Niveau fällt, bei welchem keine Heizkapazität mehr vorliegt. Ausschließlich dann, wenn der hohe Druck Pd auf dieses Niveau abfällt, wird der Verdichter 10 erneut gestartet.
Das Niveau des hohen Drucks Pd, bei welchem keine Heizkapazität vorliegt, wird nunmehr näher erläutert. Wenn der hohe Druck Pd auf ungefähr den Sättigungsdruck P0 (den Druck der Sättigungslinie von 4) für die Außenlufttemperatur fällt, wird die Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Verdampfers 18 und der Luft (Außenluft), die dort hindurch geblasen wird, null, wodurch jegliche Heizkapazität zu Ende geht. Dies ist deshalb der Fall, weil die Kältemitteltemperatur des Verdampfers 18 gleich der Temperatur der Außenlufttemperatur ist.
Es besteht eine große Druckdifferenz zwischen dem hohen Druck Pd, wenn der Verdichter 10 betrieben wird, und dem Sättigungsdruck P0 für die Außenlufttemperatur. Der hohe Druck Pd fällt sanft, nachdem der hohe Druck Pd auf ungefähr den niedrigen Druck Ps gefallen ist. Es dauert deshalb einige Zeit, bis der hohe Druck Pd auf ungefähr den Sättigungsdruck P0 für die Außenlufttemperatur fällt.
Durch Einstellen des Einschalt-Sollwerts P2 auf ungefähr den Sättigungsdruck P0 für die Außenlufttemperatur (bei der ersten bevorzugten Ausführungsform ist P2 ein Druck geringfügig höher als P0), kann der gestoppte Zustand des Verdichters 10 bei der Ein/Ausschaltsteuerung für eine vorbestimmte Zeit von etwa 20 bis 30 Sekunden fortgesetzt werden. Da die Verdichterbetriebsstopp- und -neustartperiode daran gehindert wird, extrem kurz zu werden, wird die Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung 11 durch häufiges Stoppen und Neustarten des Verdichters nicht verkürzt.
Durch Einstellen des Einschalt-Sollwerts P2 auf einen Druck, der geringfügig höher ist als der Sättigungsdruck P0 für die Außenlufttemperatur, kann die Heizkapazität des Verdampfers 18 genutzt werden und der Verdampfer 10 kann neu gestartet werden, während eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen der Verdampferoberfläche und der Luft (Außenluft), die über sie geblasen wird, aufrechterhalten bleibt.
Infolge hiervon fällt die Heizkapazität aufgrund der Tatsache, daß der Verdichter 10 für eine zu lange Zeitperiode gestoppt ist, nicht. Bei der Ein/Ausschaltsteuerung des Verdichters 10 ist es deshalb möglich, die Heizkapazität zufriedenstellend zu steuern, während eine verringerte Lebensdauer der elektromagnetischen Kupplung verhindert wird.
Während der Verdichter gestoppt ist, nimmt die Wärmeübertragung von dem Hochdruckkältemittel auf die Außenluft zu, wenn die Außenlufttemperatur sinkt. Der Druck Pd fällt ebenfalls mit der erhöhten bzw. vermehrten Wärmeübertragung. Da, wie in 4 gezeigt, der Einschalt-Sollwert P2 jedoch mit der Außenlufttemperatur fällt, wird verhindert, daß die Zeit, für welche der Verdichter 10 gestoppt ist, kurz wird, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist. Unter Verwendung eines Verfahrens zum Ermitteln des Einschalt-Sollwerts P2 auf Grundlage der 4 wird dadurch die Zeit, für welche der Verdichter 10 gestoppt ist, im wesentlichen konstant, ungeachtet Änderungen der Außenlufttemperatur.
7 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Darstellung eines weiteren Beispiels eines Verfahrens zur Ermittelung des Ausschalt-Sollwerts P1 und des Einschalt-Sollwerts P2 in den Schritten S120 und S130 von 3. Bei niedriger Außenlufttemperatur (Außenlufttemperatur ≤ 0°C) ist der Einschalt-Sollwert P2 feststehend bei einem konstanten Wert (beispielsweise 2 kg/cm²G). Wenn die Außenlufttemperatur über 0°C steigt, steigt der Einschalt-Sollwert P2 proportional zur Außenlufttemperatur. Die Zeit, für welche der Verdichter 10 gestoppt ist, ist deshalb selbst deshalb verkürzt, obwohl der hohe Druck Pd eine lange Zeit benötigt, um zu fallen, weil die Außenlufttemperatur über 0°C hoch ist.
Bei dieser Ausführungsform ändert sich der Ausschalt-Sollwert P1 außerdem entsprechend der Außenlufttemperatur. Das heißt, da die Außenlufttemperatur steigt, nimmt die Heizlast ab und die erforderliche Heizkapazität wird verringert. Im Hinblick hierauf wird der Ausschalt-Sollwert P1 von 20 kg/cm²G auf 14 kg/cm²G verringert, wenn die Außenlufttemperatur steigt (–20°C → 0°C). Infolge hiervon kann die Heizkapazität in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit der Heizlast eingestellt werden, und Energie wird eingespart durch Verringern der Verdichterantriebsenergie, wenn die Außenlufttemperatur steigt.
8 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei der Ausschalt-Sollwert P1 so gewählt ist, daß er fällt, wenn die Motorwassertemperatur steigt. Auf diese Weise ist es, wie bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform, möglich, eine geeignete Steuerung der Heizkapazität zu erzielen und Energie einzusparen.
Da der Einschalt-Sollwert P2 auf einen konstanten Wert (beispielsweise 2 kg/cm²G) in dieser Ausführungsform festgelegt ist, wird der Außenlufttemperaturermittlungswert im Schritt S140 in 3 zu 0°C gemacht und der Heißgas-Heizbetriebsart-Betrieb wird ausschließlich bei niedrigen Außenlufttemperaturen (eine Außenlufttemperatur ≤ 0°C) durchgeführt.
Es ist deshalb möglich, das Problem zu vermeiden, daß die Verdichterstoppzeit übermäßig lang wird, und die Unmöglichkeit zu vermeiden, den Verdichter erneut zu starten.
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform ist in 9 gezeigt. Es handelt sich um eine modifizierte Version der dritten bevorzugten Ausführungsform, wobei der Einschalt-Sollwert P2 so gewählt ist, daß er sich mit der Motorwassertemperatur ändert. Das heißt, weil die Hochdruckrohrteile des Kreislaufs in der Fahrgastzelle angeordnet sind, nimmt dann, wenn die Motorwassertemperatur steigt, die Wärme bzw. Wärmemenge, die von dem Hochdruckkältemittel abgegeben wird, ab, wenn der Verdichter gestoppt ist. Infolge hiervon dauert es längere Zeit, bis der hohe Druck Pd fällt. Im Hinblick hierauf wird die Erhöhung der Zeitdauer bei der vierten bevorzugten Ausführungsform, wenn der Verdichter gestoppt ist, unterdrückt bzw. verhindert, indem der Einschalt-Sollwert P2 mit steigender Motorwassertemperatur erhöht wird bzw. zum Ansteigen gebracht wird.
10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform. Eine Fahrgastzellentemperatur (Innenlufttemperatur) wird anstelle der Motorwassertemperatur (8) verwendet. Der Ausschalt-Sollwert P1 fällt deshalb, wenn die Temperatur in der Fahrgastzelle steigt. Infolge hiervon wird die Heizkapazität, nachdem die Fahrgastzellentemperatur gestiegen ist, unterdrückt. Energie wird deshalb eingespart, indem die Verdichterantriebsenergie verringert wird.
11 zeigt eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fahrgastzellentemperatur (Innenlufttemperatur) wird anstelle der Außenlufttemperatur verwendet. Der Ausschalt-Sollwert P1 wird dazu gebracht, daß er fällt, und der Einschalt-Sollwert P2 wird dazu gebracht, daß er steigt, wenn die Temperatur in der Fahrgastzelle steigt.
12 zeigt eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Auslaßtemperatur von Luft, welche in die Fahrgastzelle durch die Auslässe stromabwärts vom Wärmetauscher 24 zu Heizzwecken geblasen wird, wird verwendet. Der Ausschalt-Sollwert P1 wird dazu gebracht, daß er fällt, wenn die Auslaßtemperatur steigt.
13 zeigt eine achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die achte Ausführungsform ist ähnlich zu der siebten bevorzugten Ausführungsform. Wenn bei dieser Ausführungsform jedoch die Auslaßtemperatur steigt, wird der Ausschalt-Sollwert P1 dazu gebracht, zu fallen, und der Einschalt-Sollwert P2 wird dazu gebracht, zu steigen.
Der Ausschalt-Sollwert P1 und der Einschalt-Sollwert P2 können deshalb auf Grundlage verschiedener unterschiedlicher Bedingungen ermittelt werden. Da die vorstehend genannten Temperaturen, die Außenlufttemperatur, die Motorwassertemperatur, die Fahrgastzellentemperatur (Innenlufttemperatur) und die Auslaßtemperatur in die Fahrgastzelle sämtliche direkt mit der Heizlast korrelieren, werden sie bei der vorliegenden Erfindung als physikalische Größe in bezug auf die Heizlast bezeichnet. Da der Ausschalt-Sollwert P1 und der Einschalt-Sollwert P2 entsprechend dieser physikalischen Größe korrigiert werden, kann die Heizkapazitätssteuerung durch eine Ein/Ausschaltsteuerung des Verdichters 10 ausgeführt werden.
Neben den vorstehend genannten physikalischen Größen ist es auch möglich, die Luftströmung durch den Verdampfer 18 als physikalische Größe in bezug auf die Heizlast zu verwenden. Beispielsweise kann der Ausschalt-Sollwert P1 dazu gebracht werden, zu fallen, wenn diese Luftströmung abnimmt (wenn die Heizlast abnimmt).
14 zeigt eine neunte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei den ersten bis achten bevorzugten Ausführungsformen, die vorstehend erläutert sind, wird der Verdichter 10 erneut gestartet auf Grundlage des hohen Drucks Pd, der auf einen Einschalt-Sollwert P2 fällt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Verdichter 10 auf Grundlage der Ermittlung erneut gestartet, demnach die Temperatur Te des Verdampfers 18 gefallen ist.
Da die Heizkapazität in der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart proportional zu der Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur Te des Verdampfers 18 und der Temperatur der geförderten Luft (Außenluft) ist, ist die Temperatur Te des Verdampfers 18 eine physikalische Größe in bezug auf die Heizkapazität. Der Verdichter 10 kann deshalb erneut gestartet werden, wenn ein Fallen der Temperatur Te des Verdampfers 18 ermittelt wird.
In 14 entspricht der Schritt S130a dem Schritt S130 von 3. Der Schritt S130a ermittelt einen Einschalt-Sollwert TEO der Temperatur Te des Verdampfers 18. Dieser Einschalt-Sollwert TEO ist auch derjenige Sollwert, bei welchem angezeigt wird, daß keine Heizkapazität vorliegt, und in diesem Beispiel beträgt er 0°C.
Der Schritt S210a entspricht dem Schritt S200 von 3. Der Schritt S210a ermittelt, ob die tatsächliche bzw. aktuelle Verdampfertemperatur Te, ermittelt durch den Verdampfungstemperatursensor 33 unter dem Einschalt-Sollwert TEO liegt. Wenn diese Ermittlung JA ergibt, schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S230 weiter und der Verdichter 10 wird erneut gestartet. In den übrigen Belangen wird derselbe Vorgang bzw. Betrieb wie in 3 ausgeführt.
Die Verdampfertemperatur Te bei dieser neunten bevorzugten Ausführungsform muß nicht übereinstimmen mit der Auslaßlufttemperatur des Verdampfers 18. Stattdessen kann sie alternativ beispielsweise als Rippenoberflächentemperatur des Verdampfers 18 oder als Kühlmittelrohroberflächentemperatur des Verdampfers 18 gemessen werden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Einschalt-Sollwert TEO der Verdampfertemperatur Te festgelegt auf einen konstanten Wert (beispielsweise 0°C), der ungefähr gleich der Außenlufttemperatur ist. Dieser Einschalt-Sollwert TEO kann jedoch alternativ so korrigiert werden, daß er in Übereinstimmung mit dem Ansteigen und Abnehmen der physikalischen Größe ansteigt und fällt, welche die Heizlast wiedergibt, wie etwa die Außenlufttemperatur.
15 zeigt eine zehnte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Zeit, für welche der Verdichter 10 gestoppt ist, wird hierbei ermittelt, und der Verdichter 10 wird erneut gestartet, wenn diese Stoppzeit eine Sollzeit erreicht.
Das heißt, bei der zehnten bevorzugten Ausführungsform, im Schritt S100a von 15, wird eine Zeitzählerzeit t auf t = 0 initialisiert. Wenn im Schritt S200a der Verdichter 10 gestoppt wird, wird der Zeitzähler gestartet und das Zählen der Zeitzählerzeit t wird begonnen. Im Schritt S210b wird ermittelt, ob die Zeitzählerzeit t eine Sollzeit t0 (in diesem Beispiel 30 Sekunden) erreicht hat. Bis die Zeitzählerzeit t die Sollzeit t0 erreicht, schreitet der Prozeßablauf zum Schritt S220 weiter und der Verdichter 10 wird weiterhin gestoppt gehalten.
Wenn die Zeitzählerzeit t die Sollzeit t0 erreicht, schreitet der Prozeß zum Schritt S230a weiter und der Verdichter 10 wird erneut gestartet. Die Flagge I wird auf 0 aktualisiert und die Zeitzählerzeit t wird ebenfalls auf 0 aktualisiert. Im übrigen ist diese bevorzugte Ausführungsform dieselbe wie diejenige in den 3 und 14.
Bei dieser Ausführungsform kann selbstverständlich anstelle der Sollzeit t0, die auf einen konstanten Wert festgelegt ist, die Sollzeit t0 korrigiert werden, um zuzunehmen und abzunehmen, wenn die physikalische Größe größer und kleiner wird, die die Heizlast wiedergibt, wie etwa die Außenlufttemperatur.
Ein durch die elfte bevorzugte Ausführungsform angetroffenes Problem wird nunmehr erläutert. Bei den vorstehend erläuterten ersten bis zehnten Ausführungsformen wird die Heißgas-Umgehungsheizkapazität gesteuert durch Ein/Ausschaltsteuerung des Verdichters 10. In der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart erreicht der Drehmoment des Verdichters 10 jedoch ein hohes Niveau von etwa 2 kgm, wenn der Verdichter gestoppt ist.
Dies wird näher erläutert unter Bezug auf 16. 16 zeigt die Ein/Ausschaltsteuerung, die in der ersten bevorzugten Ausführungsform ausgeführt wird. Wenn der hohe Druck Pd einen Ausschalt-Sollwert P1 (20 kg/cm²G) erreicht, wird der Verdichter 10 gestoppt. Wenn der hohe Druck Pd auf einen Einschalt-Sollwert P2 (2 kg/cm²G) fällt, wird der Verdichter 10 erneut gestartet, weil der Verdichter 10 gestoppt ist. 10 zeigt auch das Verhalten des Antriebsdrehmoments des Verdichters 10, des hohen Drucks und der Auslaßlufttemperatur des Verdampfers 18. Die experimentellen Bedingungen für 16 sind: Außenlufttemperatur = –5°C, Durchsatz des Gebläses 23 = 150 m³/h, Drehzahl des Verdichters 10 = 1500 UpM, Kapazität des Verdichters 10 = 170 cm³.
Wie in 16 gezeigt, überschreitet das Antriebsdrehmoment des Verdichters 10, wenn er gestoppt wird, 2 kgm. Der Maximalwert des Antriebsdrehmoments (gerade eben über 2 kgm) befindet sich auf einem hohen Niveau äquivalent zu dem Verdichterdrehmoment während des Abkühlbetriebs im Verlauf der sommerlichen Jahreszeit (Betrieb mit voller Last bzw. Energie beim Start des Kühlvorgangs). Während des Abkühlens in der Kühlbetriebsart kann der Verdichter 10 deshalb, weil er fortgesetzt betrieben wird, nicht gestoppt und wieder gestartet werden, wenn bzw. wobei das Drehmoment sich auf einem hohen Niveau bzw. Pegel befindet.
Wenn die Kühlbetriebsart einen stabilen Zustand erreicht, wird der Verdichter 10 zur Steuerung der Kühlkapazität ein- und ausgeschaltet. Wenn beispielsweise die Auslaßlufttemperatur des Verdampfers 18 unter 3°C beträgt, wird der Verdichter 10 ausgeschaltet, und wenn die Auslaßlufttemperatur des Verdampfers 18 über 4°C beträgt, wird der Verdichter 10 eingeschaltet. Wenn die Kühlbetriebsart sich in diesem stabilen Zustand befindet, fällt das Antriebsdrehmoment des Verdichters 10 auf etwa 1 kgm, aufgrund dessen, daß die Kühllast fällt bzw. sinkt. Der durch das Stoppen und Starten des Verdichters 10 hervorgerufene Stoß hat eine relativ geringe Auswirkung auf die Fahrbarkeit des Fahrzeugs.
In der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart treten Drehmomentschwankungen, die doppelt so groß sind wie diejenigen, die während der Kühlbetriebsart unter stabilen Bedingungen auftreten, zusammen mit der Kapazitätssteuerung auf. Der durch das Stoppen und Starten des Verdichters 10 hervorgerufene Stoß ist deshalb groß und hat eine ungünstige Auswirkung auf die Fahrbarkeit des Fahrzeugs.
Im Hinblick auf die vorstehend angeführte Diskussion stellt die elfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Heißgas-Umgehungsheizkapazität bereit, die zufriedenstellend gesteuert wird durch Umschalten der Kühlmitteldurchlässe. Das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke und das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke werden insbesondere umgeschaltet, ohne daß der Verdichter 10 gestartet und gestoppt wird.
Die elfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie diejenige, die für 1 und 2 erläutert wurde. Unter Bezug auf 14 und 17 ist jedoch die Heizbetriebsartsteuerung unterschiedlich. Im Schritt S160, der nach dem Schritt S130a vorgesehen ist, wird das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke geschlossen, und das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke wird geöffnet. Die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart ist dadurch gewählt bzw. eingeschaltet.
Während im Schritt S200 von 14 die elektromagnetische Kupplung 11 ausgerückt (ausgeschaltet) wird, um den Verdichter 10 zu stoppen, wird bei der elften bevorzugten Ausführungsform im Schritt S200a entsprechend dem Schritt S200 das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke und das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke jeweils geöffnet und der Verdichter wird nicht gestoppt. Das heißt, wenn bei der elften bevorzugten Ausführungsform der hohe Druck Pd den Ausschalt-Sollwert P1 (beispielsweise 20 kg/cm³G) erreicht, schreitet der Prozeßablauf vom Schritt S180 zum Schritt S200a weiter und öffnet beide elektromagnetische Ventile 13, 21.
Infolge hiervon durchsetzt Kältemittel, welches durch den Verdichter 10 gefördert wird, das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke und strömt zum Verflüssiger 14. Da das durch den Verdichter 10 geförderte Kältemittel durch die Niedrigtemperaturaußenluft im Verflüssiger 14 reichlich gekühlt wird, fällt der hohe Druck Pd selbst deshalb stark, wenn der Verdichter 10 noch betrieben wird bzw. arbeitet.
Wenn die elektromagnetischen Ventile 13, 21 offenbleiben und der hohe Druck Pd fällt, fällt auch der niedrige Druck. Wenn die Auslaßtemperatur Te des Verdampfers 18 infolge hiervon auf einen Einschalt-Sollwert TEO (beispielsweise 0°C) fällt, schreitet der Prozeßablauf vom Schritt S210a zum Schritt S230a weiter und schließt das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke erneut. Infolge hiervon durchsetzt das gesamte durch den Verdichter 10 geförderte Kältemittel das elektromagnetische Ventil 21 und die Heißgas-Umgehungsleitung 20 und strömt direkt in den Verdampfer 18.
Da der hohe Druck Pd steigt, strömt folglich übererhitztes gasförmiges Kältemittel in den Verdampfer 18. Infolge hiervon steigt die Auslaßtemperatur Te des Verdampfers 18. In der elften Ausführungsform wird deshalb die Heizkapazität durch einen Heizzustand gesteuert, bei welchem das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke geschlossen ist und das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke geöffnet ist, und ein Heizungsunterdrückungszustand, bei welchem die elektromagnetischen Ventile 13, 21 beide offenstehen, wird abwechselnd wiederholt.
Infolge hiervon bleibt der Betrieb des Verdichters 10 ohne Ein- und Ausschalten aufrechterhalten. Die Amplitude der Antriebsdrehmomentschwankung des Verdichters 10 nehmen dadurch ungefähr 1 kgm ein, wie in 18 gezeigt. Hierbei handelt es sich um die Hälfte derjenigen, die in 16 erläutert ist. Ungünstige Auswirkungen auf die Fahrbarkeit des Fahrzeugs werden deshalb verringert und die Fahrbarkeit des Fahrzeugs wird verbessert.
Die experimentellen Bedingungen in 18 sind dieselben wie in 16 und die Bedingungen zum Öffnen und Schließen des elektromagnetischen Ventils 13 für Kühlzwecke sind dieselben wie diejenigen bei der ersten bevorzugten Ausführungsform, die vorstehend erläutert ist.
In der elften bevorzugten Ausführungsform fällt für den Fall des Heizungsunterdrückungszustands, bei welchem die elektromagnetischen Ventile 13, 21 beide offenstehen, der niedrige Druck Ps weiter als in 16 erläutert, wenn der hohe Druck Pd fällt. Dies ist deshalb der Fall, weil der Verdichter 10 noch arbeitet. Selbst dann, wenn die Auslaßtemperatur Te des Verdampfers 18 auf den Einschalt-Sollwert TEO fällt, und der Heizzustand wieder aufgenommen wird, wird die Zeit, die erforderlich ist, daß der hohe Druck Pd auf den Ausschalt-Sollwert P1 fällt, nach einer derartigen Wiederaufnahme lang (wie in 18 gezeigt). In der elften Ausführungsform ist deshalb die Zeitperiode, während welcher der hohe Druck Pd steigt und fällt, länger als für die Ausführungsform der 16 erläutert.
In der elften bevorzugten Ausführungsform nimmt, obwohl die Amplitude der Schwankungen des Antriebsdrehmoments des Verdichters 10 abnehmen, der Grad zu, mit welchem die Verdampferauslaßtemperatur Te fällt, wie in 18 gezeigt. Dieses Fallen beruht auf dem Fallen der niedrigen Temperatur Ps während des Heizungsunterdrückungszustands. Die Amplitude der Schwankungen der Verdampferauslaßtemperatur Te nimmt stärker ab als bei der Ausführungsform von 16. Da die geförderte Luft den Warmwasserwärmetauscher 24 durchsetzt und durch diesen erwärmt wird, wird die Schwankungsamplitude der Temperatur der geförderten Luft auf etwa 5°C verringert.
Außerdem wird in der Heizbetriebsart Luft durch Fußauslässe in Richtung auf die Füße von Fahrgästen geblasen. Die Schwankung der Auslaßtemperatur wird deshalb durch Fahrgäste nicht so ohne weiteres festgestellt. Folglich stellt diese Erhöhung der Schwankungsamplitude der Verdampferauslaßtemperatur Te in der Praxis kein Problem dar.
19 zeigt ein Mollier-Diagramm für den Heizungsunterdrückungszustand, bei welchem die elektromagnetischen Ventile 13 und 21 beide offenstehen. Wenn der hohe Druck Pd und die Verdampferauslaßtemperatur Te von 18 am weitesten bzw. am stärksten gefallen sind, zeigt der Punkt a in 19 den Zustand des Kältemittels am Austritt des temperaturgesteuerten Expansionsventils 16 von 1. In ähnlicher Weise zeigt der Punkt b den Zustand des Kältemittels am Austritt der Drossel 21a von 1.
Das Kältemittel am Einlaß des Verdampfers 18 ist eine Mischung aus Kältemittel am Punkt a vom kühlseitigen Durchlaß und dem Punkt b des Kältmittels von der Heißgas-Umgehungsseite. Diese Mischung nimmt den Zustand im Punkt c ein, d. h., einen Gas/Flüssig-Zweiphasenzustand. In dem Verdampfer 18 absorbiert das Gas/Flüssig-Zweiphasenkältemittel Wärme aus der geförderten Luft und verdampft. Der Punkt d zeigt den Zustand des Kältemittels in dem Akkumulator 19; der Punkt e zeigt den Zustand des Kältemittels auf der Austragseite des Verdichters 10 und der Punkt f zeigt denjenigen des Kältemittels am Austritt des Flüssigkeitssammelbehälters 15. In der Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart nimmt deshalb, weil das Kältemittel der Verflüssigerseite und des Flüssigkeitssammelbehälters 15 sich zu dem Verdampfer und der Akkumulatorseite bewegt, das Kältemittel am Austritt des Flüssigkeitssammelbehälters 15 einen Gas/Flüssig-Zweiphasenzustand ein, wie in 19 gezeigt.
20 zeigt eine zwölfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform stellt eine teilweise Modifikation der vorstehend erläuterten elften bevorzugten Ausführungsform dar. Wenn in der elften bevorzugten Ausführungsform der hohe Druck Pd über den Ausschalt-Sollwert P1 ansteigt, schreitet der Prozeßablauf vom Schritt S180 zum Schritt S200a weiter und öffnet beide elektromagnetischen Ventile 13 und 21, um den Heizungsunterdrückungszustand einzustellen. In der zwölften bevorzugten Ausführungsform schreitet jedoch der Prozeß vom Schritt S180 zum Schritt S200b weiter und öffnet das elektromagnetische Ventil 13 für Kühlzwecke, schließt jedoch das elektromagnetische Ventil 21 für Heizzwecke, um einen Heizungsunterdrückungszustand einzustellen. Das heißt, in dem Heizungsunterdrückungszustand werden die elektromagnetischen Ventile 13, 21 in denselben Zustand wie in der Kühlbetriebsart gebracht.
Da in der zwölften bevorzugten Ausführungsform in dem Heizungsunterdrückungszustand die Temperatur des Verdampferauslasses Te rascher fällt als bei der elften bevorzugten Ausführungsform, ist die Anstiegs- und Fallperiode das hohen Drucks Pd kürzer als in der elften bevorzugten Ausführungsform.

(1) In den ersten bis achten bevorzugten Ausführungsformen wird der Verdichter 10 erneut gestartet, auf Grundlage der Ermittlung, daß der hohe Druck Pd auf einen Einschalt-Sollwert P2 gefallen ist, nachdem der Verdichter gestoppt wurde. Da jedoch, nachdem der niedrige Druck Ps einmal angestiegen ist, der Verdichter 10 sich im Stoppzustand befindet, fällt er erneut in Richtung auf den Sättigungsdruck P0 in Bezug auf die Außentemperatur ähnlich wie der hohe Druck Pd. Wie in 6 gezeigt, kann deshalb der Verdichter 10 alternativ erneut gestartet werden auf Grundlage der Ermittlung, daß der niedrige Druck Ps auf einen Sollwert gefallen ist (d. h., auf einen Einschalt-Sollwert des niedrigen Drucks Ps).
(2) Da der hohe Druck Pd und der niedrige Druck Ps jeweils direkt mit der Hochdruck-Kältemitteltemperatur und der Niedrigdruck-Kältemitteltemperatur korrelieren, können die Hochdruck-Kältemitteltemperatur und die Niedrigdruck-Kältemitteltemperatur als physikalische Größen ermittelt bzw. gewählt werden, welche den hohen Druck Pd und den niedrigen Druck Ps wiedergeben.
(3) Obwohl in der Schaltungskonstruktion des Kältekreislaufs von 1 ein Flüssigkeitssammelbehälter 15 und ein temperaturgesteuertes Expansionsventil 16 in der Kühlbetriebsart kombiniert sind, kann statt des Flüssigkeitssammelbehälters 15 und des temperaturgesteuerten Expansionsventils 16 eine feststehende Drossel verwendet werden.
(4) In dem Kältekreislauf von 1 können die elektromagnetischen Ventile 13 und 21 für Kühl- und Heizzwecke ersetzt sein durch eine einzige Ventileinrichtung, in welcher Schaltfunktionen von mehreren Durchlässen integriert sind.
(5) Obwohl ein spezieller Schalter, manuell betätigt durch einen Fahrzeuginsassen, auf dem Klimatisierungssteuerbrett 40 als Heißgasschalter 41 in der Ausführungsform von 2 vorgesehen ist, kann der Schalter 41 weggelassen und durch eine andere Schalteinrichtung ersetzt sind. Wenn beispielsweise ein manueller Aufwärmschalter für den Leerlauf des Fahrzeugmotors 12 im Fahrzeug vorgesehen ist, kann die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart auf Grundlage dieses manuellen Motoraufwärmschalters, der hierzu umgelegt wird, ausgelöst werden.
(6) Während das Aufwärmen des Fahrzeugmotors 12 auf Grundlage der Ermittlung durch eine (nicht gezeigte) elektronische Motorsteuereinheit automatisch ausgeführt wird, wenn Aufwärmbedingungen für den Fahrzeugmotor 12 erfüllt sind, kann die Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart automatisch auf Grundlage eines Aufwärmsignals in der elektronischen Motorsteuereinheit ausgenützt werden.
(7) In den elften und zwölften bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausgehend von dem Heizungsunterdrückungszustand der elektromagnetischen Ventile 13 und 21 die elektromagnetischen Ventile 13 und 21 in den Heizzustand rückgesetzt, wenn ermittelt wird, daß die Verdampfertemperatur Te auf einen Einschalt-Sollwert TEO gefallen ist. Die elektromagnetischen Ventile 13 und 21 können jedoch alternativ auf einen Heizbetriebsartzustand auf Grundlage der Ermittlung rückgestellt werden, demnach der Kreislaufkältemitteldruck gefallen ist, oder dergleichen, anstelle der Verdampfertemperatur Te.

Die zehnte Ausführungsform (15) kann angewendet werden auf die elften und zwölften Ausführungsformen, wobei die abgelaufene Zeit des Heizungsunterdrückungszustands ermittelt wird, und die elektromagnetischen Ventile 13 und 21 in den Heizbetriebsartzustand rückgesetzt werden, wenn die abgelaufene Zeit des Heizungsunterdrückungszustands eine Sollzeit erreicht.
Während sich die vorstehend angeführten Ausführungsformen auf Verwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung auf einen anderen Einsatz, auf Modifikationen und Abwandlungen derselben angewendet werden kann und nicht beschränkt ist auf die vorstehend angeführte Offenbarung.

Claims

Kältekreislaufvorrichtung, aufweisend einen Verdichter (10) zum Verdichten und Fördern eines Kältemittels, einen Verflüssiger (14) zum Verflüssigen von gasförmigem Kältemittel, welches durch den Verdichter (10) geliefert wird, eine erste Druckminderungseinrichtung (16) zum Mindern des Drucks von Kältemittel, welches durch den Verflüssiger (14) verflüssigt wird, einen Verdampfer (18) zum Verdampfen von Kältemittel, welches durch die erste Druckminderungseinrichtung (16) bezüglich des Drucks gemindert wird, eine Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum direkten Verbinden der Austragseite des Verdichters (10) mit der Einlassseite des Verdampfers (18), und eine zweite Druckminderungseinrichtung (21a), die in der Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum Mindern des Drucks von gasförmigem Kältemittel vorgesehen ist, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, wobei der Betrieb in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart bewirkt wird durch den Verdampfer (18), der dazu veranlasst wird, als Radiator zu wirken, der durch gasförmiges Kältemittel geheizt wird, indem die Austragseite des Verdichters (10) durch die Heißgas-Umgehungsleitung (20) direkt verbunden ist mit der Einlassseite des Verdampfers (18), wobei die Kältekreislaufvorrichtung aufweist: Eine Stoppsteuereinrichtung (S180, S200) zum Stoppen des Verdichters (10), wenn während des Betriebs der Vorrichtung in dieser Heizbetriebsart eine physikalische Größe, welche einen hohen Druck auf der Austragseite des Verdichters (10) wiedergibt, über einen Sollwert steigt, und eine Betriebsneustartsteuereinrichtung (S210, S210a, S230) zum erneuten Starten des Verdichters (10), wenn, während der Verdichter (10) gestoppt ist, eine physikalische Größe, welche eine Heizkapazität des Verdampfers (18) wiedergibt, unter einen Sollwert fällt, bei welchem angenommen werden kann, daß keine Heizkapazität vorliegt. wobei zumindest eine der folgenden Werte auf Grundlage der physikalischen Größe, die eine Heizlast wiedergibt, korrigiert wird, nämlich der Sollwert, der zur physikalischen Größe gehört, welche den hohen Druck wiedergibt, und der Sollwert, der zu der physikalischen Größe gehört, welche die Heizkapazität wiedergibt.
Kältekreislaufvorrichtung, aufweisend einen Verdichter (10) zum Verdichten und Fördern eines Kältemittels, einen Verflüssiger (14) zum Verflüssigen von gasförmigem Kältemittel, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, eine erste Druckminderungseinrichtung (16) zum Mindern des Drucks von Kältemittel, welches durch den Verflüssiger (14) verflüssigt wird, einen Verdampfer (18) zum Verdampfen von Kältemittel, welches durch die erste Druckminderungseinrichtung (16) bezüglich des Drucks gemindert wird, eine Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum direkten Verbinden der Austragseite des Verdichters (10) mit der Einlassseite des Verdampfers (18), eine zweite Druckminderungseinrichtung (21a), die in der Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum Mindern des Drucks von gasförmigem Kältemittel vorgesehen ist, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, und eine Ventileinrichtung (13, 21) zum Umschalten der Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und der Heißgas-Umgehungsleitung (20) und der Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und dem Verflüssiger (14), wobei der Betrieb in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart bewirkt wird durch den Verdampfer (18), der dazu veranlasst wird, als Radiator zu wirken, der durch gasförmiges Kältemittel geheizt wird, indem die Austragseite des Verdichters (10) durch die Ventileinrichtung (13, 21) und die Heißgas-Umgehungsleitung (20) direkt verbunden ist mit der Einlassseite des Verdampfers (18), wobei die Kältekreislaufvorrichtung aufweist: Eine erste Steuereinrichtung (S200a, S200b), um, wenn während des Betriebs der Vorrichtung in dieser Heizbetriebsart eine physikalische Größe, welche einen hohen Druck auf der Austragseite des Verdichters (10) manifestiert, über einen Sollwert steigt, die Ventileinrichtung (13, 21) dahingehend zu steuern, dass das Kältemittel zu der Seite des Verflüssigers (14) strömt, und eine zweite Steuereinrichtung (S230a), um, wenn eine physikalische Größe, welche eine Heizkapazität des Verdampfers (18) manifestiert, unter einen Sollwert fällt, bei welchem angenommen werden kann, dass keine Heizkapazität vorliegt, die Ventileinrichtung (13, 21) in ihren Heizbetriebsart-Heizbetriebszustand rückzustellen.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Steuereinrichtung (S200a) die Ventileinrichtung (13, 21) derart steuert, dass die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und der Heißgas-Umgehungsleitung (20) und die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und dem Verflüssiger (14) beide offenstehen.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Steuereinrichtung (S200b) die Ventileinrichtung (13, 21) derart steuert, dass die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und der Heißgas-Umgehungsleitung (20) schließt, und die Verbindung zwischen der Austragseite des Verdichters (10) und dem Verflüssiger (14) öffnet.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die physikalische Größe, die eine Heizlast wiedergibt, eine Außenlufttemperatur oder die Temperatur in dem Raum ist, der geheizt wird.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Warmwasserwärmetauscher (24) zum Heizen, der eine Hauptheizeinrichtung bildet, auf der luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers (18) angeordnet ist, und wobei die physikalische Größe, welche die Heizlast manifestiert, die Temperatur des warmen Wassers ist, welches durch den Heizwärmetauscher (24) strömt, oder eine Auslasstemperatur von Luft, welche in den Raum durch einen Auslassstrom abwärts von dem Heizwärmetauscher (24) strömt.
Kältekreislaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die physikalische Größe, welche die Heizkapazität manifestiert, ein Kältemitteldruck in dem Kreislauf während eines Stoppzustands des Verdichters (10) ist.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die physikalische Größe, welche die Heizkapazität manifestiert, ein Kältemitteldruck in dem Kreislauf während eines Stoppzustands des Verdichters (10) ist, und wobei der Verdichter (10) erneut gestartet wird, wenn als Ergebnis eines Stoppzustands des Verdichters (10) der Kältemitteldruck auf dem Bereich eines Sättigungsdrucks in Bezug auf die Außenlufttemperatur fällt.
Kältekreislaufvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die physikalische Größe, welche die Heizkapazität manifestiert, eine Temperatur des Verdampfers (18) ist.
Kältekreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die physikalische Größe, welche die Heizkapazität manifestiert, eine Temperatur des Verdampfers (18) ist, und wobei der Verdichter (10) erneut gestartet wird, wenn als Ergebnis eines Stoppzustands des Verdichters (10) die Temperatur des Verdampfers (18) auf eine Temperatur im Bereich der Außenlufttemperatur gefallen ist.
Kältekreislaufvorrichtung, aufweisend einen Verdichter (10) zum Verdichten und Fördern eines Kältemittels, einen Verflüssiger (14) zum Verflüssigen von gasförmigem Kältemittel, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, eine erste Druckminderungseinrichtung (16) zum Mindern des Drucks von Kältemittel, welches durch den Verflüssiger (14) verflüssigt wird, einen Verdampfer (18) zum Verdampfen von Kältemittel, welches durch die erste Druckminderungseinrichtung (16) bezüglich des Drucks gemindert wird, eine Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum direkten Verbinden der Austragseite des Verdichters (10) mit der Einlassseite des Verdampfers (18), und eine zweite Druckminderungseinrichtung (21a), die in der Heißgas-Umgehungsleitung (20) zum Mindern des Drucks von gasförmigem Kältemittel vorgesehen ist, welches durch den Verdichter (10) gefördert wird, wobei der Betrieb in einer Heißgas-Umgehungsheizbetriebsart bewirkt wird durch den Verdampfer (18), der dazu veranlasst wird, als Radiator zu wirken, der durch gasförmiges Kältemittel durch die Austragseite des Verdichters (10) geheizt wird, der direkt verbunden ist mit der Einlassseite des Verdampfers (18) durch die Heißgas-Umgehungsleitung (20), wobei die Kältekreislaufvorrichtung aufweist: Eine Stoppsteuereinrichtung (S180, S200) zum Stoppen des Verdichters (10), wenn während des Betriebs der Vorrichtung in dieser Heizbetriebsart eine physikalische Größe, welche einen hohen Druck auf der Austragseite des Verdichters (10) wiedergibt, über einen Sollwert steigt, und eine Betriebsneustartsteuereinrichtung (S210b, S230a) zum erneuten Starten des Verdichters (10), wenn die Zeit, für welche der Verdichter (10) gestoppt war, einen Sollwert erreicht.